(12) Oversettelse av europeisk patentskrift

(12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP 2121168 B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. B01D 61/02 (06.01) B01D 61/04 (06.01) B01D 61/08 (06.01) B01D 6/02 (06.01) C02F 1/44 (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert 13.09.16 (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet 13.0.01 (86) Europeisk søknadsnr 087039.2 (86) Europeisk innleveringsdag 08.02.04 (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato 09.11.2 (30) Prioritet 07.02.06, GB, 0702214 (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver H2Oil & Gas Ltd, Century Court Riverside Way, Riverside Business ParkIrvine KA11 DD, Storbritannia (72) Oppfinner THERON, Douglas, Amoldus, 18 Eday Crescent, Kilmarnock KA3 2HJ, Storbritannia McMONAGLE, Anthony, John, Glenside Cottage Auchengree, Glengarnock KA14 3BU, Storbritannia McNULTY, Mark, Albert, 7 Old Rome Drive, Kilmarnock KA1 2RU, Storbritannia BARRIE, Scott, Alexander, 27 MacNeill Drive, East Kilbride G74 4TR, Storbritannia (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 170 Vika, 0118 OSLO, Norge (4) Benevnelse Filtreringssystem (6) Anførte publikasjoner EP-A- 0 443 27 US-A- 037 47 US-A- 7 916 US-A1-04 164 006 WO-A-03/039708 WO-A-03/08022 WO-A-0/092799 WO-A-0/274 WO-A-97/38786 WO-A-97/4737

1 Beskrivelse OMRÅDET FOR OPPFINNELSEN 1 2 30 3 [0001] Den foreliggende oppfinnelsen er relatert til systemer for filtreringsmembraner. Spesielt er den foreliggende oppfinnelsen relatert til nanofiltrering og systemer for membraner med omvendt osmose. [0002] Selv om det finnes mange systemer i teknologien for å redusere alle de oppløste saltene i vannet, har mange av disse systemene et utall av ulemper. [0003] For eksempel, består en eksisterende metode for vannbehandling i å føre vannet gjennom et antall av graderte lag av filtreringsmedier. Dette utgjør en forhåndsbehandling for vannet. Imidlertid har medielagene vanligvis et stort fotspor og kan være av en betydelig vekt. Begge disse faktorene betyr at filtrering med medielag kan være upassende og/eller lite økonomisk å bruke i mange applikasjoner, slik som offshore-applikasjoner hvor kapasiteten i plass og vekt er begrensede. I tillegg, har man funnet ut at kvaliteten på ytelsen til systemer med filtrering med medielag kan variere betydelig og føre til tilskitning av membranene, hvilket svekker ytelsen til filtreringen. [0004] Mer nylig, har systemer med mikrofiltrering eller ultrafiltrering blitt utviklet for å fjerne partikkelstoffer, hvorpå produktet det gjelder blir pumpet gjennom en serie med nanofiltrering eller omvendte osmosefiltre. Man har funnet ut at denne prosessen bruker mye strøm, særlig hvis man bruker høytrykkspumper, hvilket ofte er påkrevd. [000] US 04/0164006 beskriver et apparat med en filterpatron som vanligvis brukes i applikasjoner for vannfiltrering i hjemmet. Dette apparatet har et forhåndsfilter, et filter med omvendt osmose 30, en enhet med en multippel barrierefiltrering 40 som først har en membran med virusfilter 40a og et andre bakteriefilter 40b, en lagringstank 0 og et sluttfilter 60. Ved bruk blir vannet ført gjennom forhåndsfilteret og filteret med omvendt osmose og så gjennom virusfilteret 40a til enhet 40. Flyten går ut fra virusfilteret og passerer til sluttfilteret 60 før det går tilbake til bakteriefilteret 40b til enhet 40. Den filtrerte flyten blir så sendt til en tappekran 70. [0006] WO 0/092799 beskriver en metode for vannrensing hvori lake blir pumpet inn i en mikro/ultra-filtreringsenhet 7 og så gjennom en separat, omvendt osmoseenhet 13. Ved bruk blir konsentrat fra den omvendte osmoseenheten enten brukt til å spyle mikro/ultra-filtreringsenheten 7 eller det blir tømt. Permeat går ut fra den omvendte osmoseenheten 13 som drikkevann. [0007] WO 03/08022 beskriver et system for vannrensing som har en enhet til forhåndsbehandling og en enhet til separasjon og en enhet til de-ionisering som kan omfatte en membran til omvendt osmose.

2 [0008] WO 03/039708 beskriver et apparat til filtrering med kryss-strøm som har en innmatingsåpning i en mellomliggende posisjon på siden av beholderen som er delt inn i to adskilte sideløpsflyter som går ut på motsatte sider av beholderen. [0009] En hensikt med utformingen av den foreliggende oppfinnelsen er å lage et filtreringssystem som forebygger eller minsker ulempene ved de eksisterende systemene. OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN 1 [00] Ifølge et første aspekt av den foreliggende oppfinnelsen, blir det levert et filtreringssystem ifølge patentkravet 1. [0011] Ifølge et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelsen, blir det levert en metode for filtrering av innmatet vann ifølge patentkravet 6. KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE [0012] Utforminger av den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet, og det er kun ment som eksempler, med referanse i de tilhørende tegningene, hvori: 2 30 Figur 1 er et bilde av en ordning med en membranbeholder; Figur 2 er et bilde av en ordning med en membranbeholder; Figur 3 er et bilde av en ordning med en membranbeholder; Figur 4 er et bilde av en ordning med en membranbeholder ifølge en utforming av den foreliggende oppfinnelsen; Figur er et bilde av en ordning med en membranbeholder ifølge en utforming av den foreliggende oppfinnelsen; Figur 6 er et bilde av en ordning med en membranbeholder ifølge en utforming av den foreliggende oppfinnelsen; og Figur 7 er et bilde av et av den foreliggende oppfinnelsen og grunnrissene i den tidligere teknologien, slik at det blir lett å sammenligne. DETALJERT BESKRIVELSE 3 [0013] Med referanse i utgangspunktet til figur 1, vises det en tegning av en ordning med en membranbeholder, generelt referert til som 0 som kan brukes i systemer for nanofiltrering eller omvendt osmose. Slik det er vist i figur 1, er det en inngangsinnmating 1 som er plassert i en beholder 112. Inngangsinnmatingen 1 mater inn væske i en vesentlig sentral del av beholderen 112. Ved å føre inn væsken på denne måten, kan væsken passere både til venstre og høyre inn i beholderens deler 112a,

3 1 2 30 3 112b, respektivt. Begge beholderdelene 112a, 112b inneholder membraner 114a, 114b som blir brukt til å fjerne bivalente/monoioner, slik som sulfat og/eller salt fra væsken. [0014] Ved å føre inn væsken i den sentralt monterte inngangsinnmatingen 1, blir væsken vesentlig delt inn i like deler, og leverer en væskeinnmating i motsatte retninger i beholderen 112. [001] Idet væsken passerer gjennom membranene 114a, 114b, kan konsentrat og permeat separeres og samles opp i begge ender av beholderdelene 112a, 112b. Konsentratet og permeatet blir separert inni membranene 114a, 114b, med resterende konsentrat på innmatingssiden av membranen og permeat oppsamlet via permeatrør i et sentralt oppsamlingsrør (ikke vist). Selv om de ikke er vist, kan det finnes en mangfoldighet av membraner i serien, konsentratet fra et første membran virker som en innmating til et andre membran helt til konsentratet til slutt går ut av beholderen. Permeatrørene til membranene kan sammenkobles og kombineres for å forlate beholderen fra permeatutgangen. Den typiske reduksjonen av sulfatkonsentrasjon er fra 2800 deler per million (ppm) til under 0 ppm, i noen tilfeller under 1 ppm i produktet. Operativt trykk ved sulfatfjerning er i en rekkevidde på rundt barg (2,1 MPa) til omkring 3 barg (3,6 MPa). [0016] Diameteren på membranene 114a, 114b kan være vanlige åtte tommers (3,2 mm) membraner. Ellers kan membranene være på seksten tommer (406,4 mm) i diameter (selv om andre diametere også kan brukes). Fordelen med å bruke seksten tommers (406,4 mm) membraner er at hver 16 tommers membran erstatter 4 av 8 tommers (3,2 mm) membraner. [0017] Figur 2 er en tegning av enda en ordning med en membranbeholder 0 som kan brukes i nanofiltrering eller i systemer med omvendt osmose. På en lignende måte som ved ordningen med en membranbeholder 0 som vist i figur 1, fører en innmatingsåpning 2 en væskeinnmating inn i en vesentlig sentral del av en beholder 212. Væskeinnmatingen blir så delt i vesentlig motsatte retninger med væske som passerer gjennom to membraner 214a, 214b, respektivt. Dette resulterer i en behandling på første trinn. Slik det er vist i figur 2, blir permeat samlet inn på begge ender av beholderdelene 212a, 212b. Det innsamlede konsentratet passerer gjennom rørene 216a, 216b fra begge ender og passerer gjennom en hydraulisk turbolader 218. [0018] Den hydrauliske turboladeren 218 blir brukt til å gjenvinne energi fra innmatingsstrømmen ved å ta spillenergi fra konsentratstrømmen (dvs. en lakestrøm) og ved å bruke denne til å øke systemets innmatingstrykk. Forskjellige innretninger til energigjenvinning er tilgjengelige på markedet som kan brukes til denne funksjonen. Den hydrauliske turboladeren passer best til denne funksjonen med en operasjon som følger. Høytrykkskonsentrat fra rørene 216a, 216b går inn i turboladeren 218. En andre trinns konsentratstrøm 228 går inn i turboladeren 218 og frakter energi fra strøm 228 til

4 1 2 30 3 turboladeren 218 som i sin tur leverer dette videre til strøm 216 for å gi et økt trykk i strøm 2. [0019] Slik det er vist i figur 2, en væske som forlater den hydrauliske turboladeren 218 går ut langs røret 2 og inn i en beholder lenger borte 222 for en andre trinns behandling. Enda en gang blir væskeinnmatingen matet inn i en vesentlig sentral del av beholderen 222 og blir oppdelt i vesentlig motsatte retninger for å passere gjennom membranene 224a, 224b som er plassert i beholderdelene 222a, 222b, respektivt. Det kan finnes mer enn en eller en mangfoldighet av membraner. Slik som før, kan permeat samles opp på begge ender av beholderdelene 222a, 222b, med konsentrat som går ut gjennom rørene 226a, 226b. Så passerer konsentratet langs rør 228 via den hydrauliske turboladeren 218 og går ut via rør 230. [00] Membranene 214a, 214b, 224a, 224b i figur 2 kan være membraner på seksten tommer (406,4 mm) i diameter. Selv om det ikke er vist i figur 2, kan hvert membranhus romme åtte av membranelementer (fire på hver side av innmatingsåpningen). [0021] Nanofiltreringsanlegg fra den tidligere teknologien blir vanligvis plassert i en totrinns oppstilling for å øke effektiviteten til vanngjenvinningen, med konsentratet fra det første trinnet som brukes som en innmating til det andre trinnet. I det andre trinnet, krever den høyere konsentrasjonen et høyere innmatingstrykk for å opprettholde produksjonen. Dette blir vanligvis gjort i den tidligere teknologien ved å bruke et første trinns mottrykk mot permeatet fra det første trinnet og derved presse mer vann gjennom det andre trinnet. Imidlertid er en betydelig ulempe ved systemene i den tidligere teknologien at dette krever en økning i innmatingens pumpetrykk. [0022] Ordningen som er vist i figur 2 overvinner denne ulempen ved å bruke en hydraulisk turbolader 218 for å sørge for et høyere innmatingstrykk i det andre trinnet, ved å bytte energi mellom den utgående konsentratstrømmen i det andre trinnet og den inngående andre trinns innmatingen. Dette reduserer energibehovet til hovedinnmatingspumpen som er under høytrykk. Til applikasjoner til sulfatfjerning, kan innmatingstrykket reduseres fra omkring 3 barg (3,6 MPa) til omkring 31 barg (3,2 MPa) ved bruk av en trykkoverføringsenhet. Selv om dette er lite, kan det føre til et mer kostnadseffektivt pumpeutvalg. Til applikasjoner med omvendt osmose, er det mulig med opptil 60 % energigjenvinning. For nanofiltrering er det mulig med en bedring på omkring 16 % innen energigjenvinning. [0023] Figur 3 er enda en ordning med en membranbeholder 300 som kan brukes i nanofiltrering eller systemer med omvendt osmose. Det er en inngangsinnmatingsåpning 3 som innfører væske i en vesentlig sentral del av en beholder 312 hvori væsken blir vesentlig delt i motsatte retninger for å passere langs beholderens deler 312a, 312b. Hver av beholderens deler 312a, 312b inneholder en membran 314a, 314b som leverer et permeat og et konsentrat fra den innførte væsken. Det kan være mer enn en eller en mangfoldighet av membraner. Konsentratet fra begge ender av beholderne

1 2 30 3 312a, 312b passerer langs rørene 316a, 316b og så langs enda et rør 3 som virker som enda en vesentlig sentralt montert inngangsinnmating for en beholder 322. Beholderen 322 består av to beholderdeler 322a, 322b som hver omfatter en membran 324a, 324b, respektivt. Enda en gang, kan det være mer enn en eller en mangfoldighet av membraner. Enda et permeat og konsentrat blir levert av den andre trinns behandlingen. Konsentratet går ut via rørene 326a, 326b og passerer så via rør 328 inn i en hydraulisk turbolader 318. Den hydrauliske turboladeren 318 har også et rør 332 som går ut fra inngangsinnmatingsåpningen 3. Konsentratet går så ut via røret 334. [0024] Ordningen med en membranbeholder 300 ligner derfor på ordningene i figurene 1 og 2, men trykket på innmatingsvannet blir økt via overføring av trykket mellom konsentratet med høytrykk som passerer via rør 328 og inngangsinnmatingsvannet som passerer langs rør 332. For applikasjoner til sulfatfjerning, kan innmatingstrykket reduseres fra omkring 3 bar til omkring 31 bar ved bruk av en trykkoverføringsenhet. Selv om dette kan virke lite, så fører det til et mer kostnadseffektivt pumpeutvalg. For applikasjoner med omvendt osmose, er det mulig med opptil 60 % energigjenvinning. For nanofiltrering, er det mulig med omkring 16 % bedring i energigjenvinningen. [002] Figur 4 representerer en ordning med en membranbeholder 400 ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen. Som vist i figur 4, er det tre beholdere 412, 414, 416 i en parallell ordning. (I alternative utførelser, kan det være mer enn en eller en mangfoldighet av beholdere som er parallelle, slik som 4,, 6, 7, 8, 9 eller membraner.) Beholderne 412, 414, 416 omfatter hver en membran 412a, 414a, 416a som er en mikrofiltrerings/ultrafiltrerings (MF/UF) membran. Det kan være mer enn en eller en mangfoldighet av membraner i hver beholder. I serier med en eller hver MF/UF-membran 412a, 414a, 416a, er det et omvendt osmose-element 412b, 414b, 416b. MF/UF-membranene 412a, 414a, 416a blir brukt til å fjerne partikler og suspenderte faste stoffer fra innmatingsvannet før de rekker frem til de nedstrøms omvendt osmose-elementene 412b, 414b, 416b. Omvendt osmose-elementene 412b, 414b, 416b kan bestå av enkle eller multiple elementer som er plasserte i en serie i hver beholder. [0026] MF/UF-membranene 412a, 414a, 416a er beregnet for en høytrykksoperasjon for å passe til kravene til nedstrøms omvendt osmose/nf-membranet 412b, 414b, 416b. [0027] Innmatingsvannet kan bli ført inn til innføringssiden på beholderen i strøm A og bli behandlet av MF/UF-membranene 412a, 414a, 416a. I den viste utførelsen, opererer membranene 412a, 414a, 416a i en «blindvei»-modus (dvs. alt vannet som går inn i membranene 412a, 414a, 416a går ut igjen som et filtratprodukt med faste stoffer som blir fastholdt på membranoverflatene). Imidlertid, vil det bli gjort klart at systemet kan også brukes i en kryss-strøm. MF/UF-filtratet blir innført direkte i omvendt osmose eller NF-elementene 412b, 414b, 416b, hvilket muliggjør produksjonen av lavt permeat

6 1 2 30 3 i oppløste salter (dvs strøm D). De oppløste saltene som er avvist av omvendt osmose/nf-elementene 412, 414b, 416b blir ført til drenering i strømmen av lakekonsentrat og er representert som strøm E. Organiseringen av membranbeholderen 400 i figur 4 kan også brukes til å utføre spyling. Med tiden kan det også bygge seg opp faste stoffer til et nivå hvor MF/UF-membranene 412a, 414a, 416a blir delvis tilstoppet og kan behøve rensing. Rensing kan oppnås ved å lenke MF/UF-filtratet til et dike av parallelle beholdere til hverandre (strøm C). [0028] En MF/UF-membran fra en spesiell beholder blir rengjort ved å åpne en spyleutløpslinje til den spesielle beholderen som er representert ved strøm B og ved å isolere inngangsstrømmen som representert av strøm A til beholderen. MF/UF-filtratet fra det felles filtratsamleløpet for diket som er representert av strøm C brukes til å lage en motstrøm fra MF/UF-membranutløpet til inngangen, og derved gjøre det mulig at avfall blir løftet fra MF/UF-membranoverflaten og feid til et avløp. [0029] I løpet av MF/UF-rengjøringsprosessen, fortsetter den respektive beholderen som skal rengjøres å produsere omvendt osmose-permeat ved å motta MF/UF-filtrat fra et felles MF/UF-produkt-samleløp, slik det er representert i strøm C. For å muliggjøre dette, øker de gjenværende MF/UF-membranene i diket produksjonen i løpet av rengjøringen for å opprettholde den endelige produksjonen av omvendt osmosepermeat. [0030] Ordningen med membranbeholdere 400 som er vist i figur 4 kan brukes i ordninger som er beskrevet i figurene 1 til 3. [0031] Figur er enda en ordning med membranbeholdere 00 ifølge en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen som kan brukes i nanofiltreringen (NF) eller systemene for omvendt osmose. [0032] Slik det er vist i figur, omfatter et system ifølge denne utførelsen fire beholdere 00a, 00b, 00c og 00d som er plassert i en parallell konfigurasjon. [0033] Innmatingsvæske går inn i systemet 00 via en flytkontrollventil 02 med flytmengden gjennom flytkontrollventilen 02 som er overvåket via en flytsensor 04. Flytkontrollventilen 02 blir åpnet til flytmengden når det ønskede nivået. [0034] Beholderne 00a, 00b, 00c og 00d inkluderer alle sammen en membran som inkluderer en mikrofilterings/ultrafiltrerings (MF/UF) membran 06a, 06b, 06c og 06d. Det vil bli anerkjent at en mangfoldighet av MF/UF-membraner 06a, 06b, 06c og 06d kan leveres i hver beholder. [003] Ved bruk, passerer innmatingsvæsken gjennom MF/UF-membranene 06a, 06b, 06c og 06d for å fjerne partikler og andre suspenderte faste stoffer fra innmatingsvæsken. Innmatingsvæsken er på denne måten underlagt en første trinns filtreringsbehandling. [0036] En membran til omvendt osmose eller nanofiltrering 08a, 08b, 08c, 08d er levert i en serie med den respektive MF/UF-membranen 06a, 06b, 06c og 06d i

7 1 2 30 3 hver beholder 08a, 08b, 08c, 08d og, ved bruk, blir permeat fra den første trinns behandlingen sendt til omvendt osmose/nanofiltreringsmembranene for å utføre en andre trinns filtreringsbehandling. Et permeat som er lav i oppløste salter blir produsert fra den andre trinns behandlingen og går ut av systemet 00 via et rør til utgangsstrøm. [0037] Den avviste væsken fra de andre trinns membranene består av en stor mengde med oppløste salter og blir fjernet fra systemet 00 via røret til lakestrømmen 12. [0038] Gjenvinning av permeat fra systemet 00 blir justert via en kontrollventil til justering 14 som er plassert på røret til lavastrømmen 12 og permeatets flytandel blir overvåket av en flytsensor 16 på utgangsrøret. [0039] Man vil forstå at, i løpet av en viss tid, kan det samle seg suspenderte faste stoffer på overflatene i membranene i det første trinnet 06a, 06b, 06c og 06d. Oppsamling av materiale på de respektive første trinns membranene 06a, 06b, 06c og 06d blir identifisert som en økning i differensialtrykket på tvers av de første trinns membranene 06a, 06b, 06c og 06d og en sensor 18 som er plassert på tvers av de første trinns membranene 06a, 06b, 06c og 06d kan brukes til å måle differensialtrykket. [0040] For å forhindre blokkering, er det nødvendig å fjerne det oppsamlede materialet fra overflaten til membranene 06a, 06b, 06c og 06d. Dermed, når trykkdifferansen som er målt med trykksensoren 18 overskrider en valgt verdi, blir en spyling aktivert. Eventuelt, eller i tillegg, kan spyling settes i gang med en timer (ikke vist). [0041] Ved bruk, blir en av de første trinns membranene 06a, 06b, 06c og 06d rengjort ved å innføre en reversert væskeflyt gjennom en av de første trinns membranene 06a, 06b, 06c og 06d. Den reverserte flyten blir oppnådd ved å orientere flyten fra en eller flere av de andre membranbeholderne 06a, 06b, 06c og 06d via et sammenkoblende rør. Det sammenkoblende røret sitter mellom de respektive første og andre trinnene på den ene eller hver andre membranbeholder 00a, 00b, 00c og 00d. [0042] Alle de andre trinns membranene 08a, 08b, 08c og 08d kan beholdes i bruk, siden hver vil motta permeat fra MF/UF-membranene 06a, 06b, 06c og 06d som fortsatt er i normal operasjon. [0043] Siden spylevæsken inneholder høye nivåer av suspenderte faste stoffer, blir disse senere ført ut av systemet 00 via et avløp 22. Retningskontrollventiler 24a, 24b, 24c og 24d som er plassert ved innløpene til hver membranbeholder 00a, 00b, 00c og 00d som skal rengjøres kan flyttes mellom en første posisjon som gjør det mulig for væsken å komme inn i beholderen og en andre posisjon som forhindrer væskeinnmatingen fra å komme inn i de respektive membranbeholderne 00a, 00b, 00c og 00d og som kobler den reverserte flyten lavt gjennom den første trinns

8 1 2 30 3 membranen 06a, 06b, 06c og 06d til et rengjøringsstrømrør 24. Rengjøringsstrømrøret 24 er formet som en løkke og en rengjøringsstrøm blir sirkulert rundt i rengjøringsrøret 24. Ved bruk, blir en rengjøringsstrøm levert for å hjelpe til med å føre spylematerialet til avløpet 22. [0044] En flytkontrollventil 26 er plassert på rengjøringsstrømrøret 24 for å gi kontroll over flytandelen til avløpet 22. En sensor 28 finnes som gjør det mulig å overvåke flytandelen gjennom flytkontrollventilen 26. [004] Trykket på tvers av membranen 06a, 06b, 06c og 06d i løpet av spylingen blir målt med en sensor 30. [0046] I utførelsen som er vist i figur, ved oppstarten av en spyling, blir bare en MF/UF-membran 06a, 06b, 06c og 06d spylt per gang. I alternative utførelser, kan mer enn en MF/UF-membran 06a, 06b, 06c og 06d spyles samtidig, eller i en forskjøvet spyleoperasjon hvor det er påkrevd særlig hvor det finnes et stort antall membraner, for eksempel mer enn. Dermed, ved å kontrollere MF/UF-trykket gjennom membranen; spyletrykket gjennom membranen; og differensialtrykket til innmatingslaken, kan systemet 00 bli effektivt kontrollert. [0047] I løpet av spylingen, økes inngangsflytandelen til systemet 00 for å opprettholde permeatets flytandel. [0048] Når den blir startet opp med en timer (ikke vist), når timersyklusen er ferdig, stenges spylekontrollventilen 26 og inngangsflytmengden minsker deretter til den vanlige innmatingsflytandelen. [0049] Den økte etterspørselen etter innmatingsflyt øker flyten gjennom de gjenværende MF/UF-membranene 06a, 06b, 06c og 06d som i sin tur leverer permeat til alle de nedstrøms omvendt osmose/nf-membranene 08a, 08b, 08c og 80d, samt spylekildevæske til MF/UF-membranen 06a, 06b, 06c og/eller 06d som blir spylt. [000] Når spylingen på membranbeholderen 00a, 00b, 00c eller 00d som skal rengjøres er ferdig, kan den samme prosedyren brukes etter tur på de gjenværende membranbeholderne 06a, 06b, 06c og/eller 06d. [001] I løpet av enhver del av sekvensen, kan det sprøytes inn kjemikalier i en eller flere av væskestrømmene for å øke systemets effektivitet. [002] Ordningen med en membranbeholder 00 som er vist i figur kan brukes i de tidligere utførelsene som er beskrevet i figurene 2 til 4. For eksempel, kan to membranbeholdere av typen som er vist i figur 6 plasseres inni et beholderhus med et tomrom imellom dem. Innmatingsvæske kan orienteres til tomrommet og deles mellom membranbeholderne. [003] Med referanse denne gangen til figur 6 i tegningene, er det vist enda en ordning for en membranbeholder 600 ifølge en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelsen. Utførelsen som er vist i figur 6 er vesentlig lik utførelsen i figur. I

9 1 denne utførelsen, omfatter systemet to beholdere 600a, 600b, hver beholder inneholder to filtreringselementer i form av en MF/UF-filtreringsmembran 602a, 602b, og en omvendt osmose/nf-membran 604a, 604b. I bruk, leverer MF/UF-membranen 602a, 602b et første eller forhåndsbehandlingstrinn for å fjerne partikkelstoffer og omvendt osmose/nf-membranet 604a, 604b leverer en andre trinns behandling. [004] Systemet omfatter videre en tredje beholder 606 som inneholder enda et filtreringselement i form av en omvendt osmose/nf-membran 608. I bruk, leverer tilleggselementet 608 en tredje trinns behandling i væskeinnmatingen. Det vil bli forstått at mer enn et filtreringselement vil bli levert. [00] Mens spesifikke utførelser av den foreliggende oppfinnelsen har blitt beskrevet over, må man forstå at avvik fra de beskrevne utførelsene kan fremdeles falle innunder utstrekningen av den foreliggende oppfinnelsen. For eksempel, kan alle passende metoder for å dele en inngangsinnmating brukes, slik som en trakt eller et rørledningsbasert system som leverer mer enn en væskestrøm. I tillegg, kan ethvert passende antall og ordning med beholdere og membraner brukes i utførelsene av den foreliggende oppfinnelsen. EKSEMPLER 2 30 3 Eksempel 1 [006] Figur 7 viser en sammenligning mellom en ordning med en membranbeholder som bruker åtte elementbeholdere ifølge den foreliggende oppfinnelsen med en ordning fra den tidligere teknologien med seks elementmembranbeholdere som er plassert ende mot ende. [007] Slik det er vist i figur 7, har ordningen med membranbeholdere ifølge den foreliggende oppfinnelsen en betydelig reduksjon i fotavtrykket med et volum på 990, sammenlignet med ordningen fra den tidligere teknologien på 6. Dette er ekstremt viktig når man arbeider offshore hvor plassen på oljeplattformer er ekstremt begrenset. [008] Figur 7 viser at systemer i den tidligere teknologien på åtte tommer (3,2 mm) har et volum på 6 og seksten tommers (406,4 mm) systemer har et volum på 896. I kontrast, ved å bruke ordningene i den foreliggende oppfinnelsen, kan en betydelig besparelse i volum finnes i den foreliggende oppfinnelsen med åtte tommers (3,2 mm) systemenheter som har et volum på 990 og det seksten tommers (406,4 mm) systemet har et volum på 480. Slik det vil bli forstått, er disse betydelig plassbesparende reduksjoner. Eksempel 2 - forbedret strømforbruk

[009] I dette eksempelet, har vi brukt ordningen for membranbeholder 0 vist i figur 2. [0060] Bruk av en hydraulisk turbolader (HTL) for følgende forhold: Første trinns krav til membrantrykk Første trinns konsentratutgangstrykk Andre trinns krav til inngangstrykk Andre trinns konsentrat utgangstrykk : 28 barg (2,9 MPa) : 2, barg (2,6 MPa) : 31, barg (3,2 MPa) : 23 barg (2,4 MPa)(uten økning) Gjenoppstart av systemet : 7 % Pumpeeffektivitet (hydraulisk) : 7 % Pumpemotoreffektivitet : 90 % HTL-effektivitet : 74,3 % HTL-trykkøkning : 6,2 barg (0,72 MPa) Basert på 0 m3/t systeminnmatingsflyt: KW kw/m3 Pumpekraft uten HTL 147,8 1,48 Pumpekraft med HTL 13,4 1,3 Sparing med HTL 8,4 % 1 Derfor får man en strømsparing på 8,4 % ved bruk av en hydraulisk turbolader. Eksempel 3 - bedret strømforbruk [0061] Ved bruk av ordningen for membranbeholdere som er vist i figur 3, får man et forbedret strømforbruk. [0062] Bruk av en hydraulisk turbolader (HTL) for de følgende forholdene: Krav til inngangsmembrantrykk : 3 barg (3,6 MPa) Konsentratutgangstrykk : 31 barg (3,1 MPa) Gjenoppstart av systemet : 7 % Pumpeeffektivitet (hydraulisk) : 7 % Pumpemotoreffektivitet : 90 % HTL-effektivitet : 74,3 % HTL-trykkøkning : 4,6 barg (0,6 MPa)

11 Basert på 0 m3/t systeminnmatingsflyt: KW kw/m3 Pumpekraft uten HTL 147,8 1,48 Pumpekraft med HTL 128,3 1,32 Sparing med HTL 11 % Derfor får man en strømsparing på 11 % ved bruk av en hydraulisk turbolader. Oppsummering [0063] Noen forbedringer ved bruk av ordningene for membranbeholdere ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan oppsummeres som følger: Områdeberegning Foreliggende oppfinnelse System med kun forhåndsbehandling med patronfilter Mediefiltre - - 17 m2 Patronfiltre - 44 m2 44 m2 System med forhåndsbehandling med mediefilter SRU-pumper 8 m2 8 m2 8 m2 CIP 22 m2 22 m2 22 m2 Membranrekker 162 m2 149 m2 149 m2 Totalt 292 m2 (~ 40 % reduksjon) % større enn den foreliggende oppfinnelsen 323 m2 480 m2 % 39 % Energiberegning Nødvendig energi (kwt) 1980 22 22 Energibesparelse (%) sammenlignet med den tidligere teknologien Vektberegning -,8 %,8 % Beregnet vekt (tonn) 60 772

12 Vektberegning Vektinnsparing (%) sammenlignet med den tidligere teknologien - 7 % 32,6 % [0064] Filtreringssystemet ifølge utførelser av den foreliggende oppfinnelsen gir mange fordeler, slik som: 1. Ved å bruke en beholder med åtte av-membraner i en serie, kan den helhetlige pakkens fotavtrykk og vekt reduseres betydelig med opptil 40 %. 2. Ved å bruke en seksten tommers (406,4 mm) beholder, blir antall membraner og den helhetlige, nødvendige plassen på anlegget betydelig redusert dvs. med minst 30 % volumreduksjon. 3. Bruken av en turbolader eller en annen enhet for energigjenvinning reduserer den helhetlige pumpekraften. 1 2 30 4. Bruken av en turbolader fjerner behovet for en lakekontrollventil. [006] I tillegg, vil man forstå at filtreringssystemet ifølge utførelser av den foreliggende oppfinnelsen kan være modulære i konstruksjon og kan derfor tilpasses til å passe til ethvert fotavtrykk eller plassering i løpet av den første konstruksjonen og planleggingen eller hvor det er nødvendig å tilpasse kravene til filtreringssystemet over tid. Et modulært system har også fordelen med at det er mulig å fjerne komponenter på en enkel måte for avhending og/eller bytte. [0066] I tillegg, kan beholderne i systemet ordnes i en parallell ordning, i en serieordning eller en kombinasjon av serier og parallelle ordninger, hvor det er nødvendig. Dette gir en fullstendig fleksibilitet i grunnrisset til filtreringssystemet og gjør det mulig for utgangskvaliteten fra systemet å bli skreddersydd til den nødvendige standarden. [0067] Dermed vil man forstå at filtreringssystemet ifølge utførelser av den foreliggende oppfinnelsen gir mange fordeler, inkludert en reduksjon i fotavtrykket til et filtreringssystem, en reduksjon av vekten og volumet som et filtreringssystem utgjør, en reduksjon av energiforbruket og en økning i energieffektiviteten til et filtreringssystem, mens det utgjør et system med reduserte kostnader og som er i stand til å filtrere partikler og/eller ioner til et spesifisert nivå av ytelseskvalitet, for eksempel i området på 0 ppm sulfater og andre eller mindre.

13 1 [0068] Væsken som blir oppnådd, for eksempel vann, kan brukes i mange applikasjoner hvor rensing er nødvendig, slik som ved vanning, drikkevann (drikkbart), industrielle og farmasøytiske applikasjoner. [0069] Man bør forstå at utførelsene som er beskrevet kun er ment som eksempler på den foreliggende oppfinnelsen og at forskjellige modifikasjoner kan gjøres uten at man går bort fra utstrekningen ved oppfinnelsen. [0070] For eksempel, kan beholderen eller beholderne være av alle passende dimensjoner eller former, slik det er påkrevd. Væskeinnmatingen kan dirigeres inn i beholderen eller beholderne fra enhver plassering, for eksempel ved en ende eller på ethvert sted mellom endene, hvor det er påkrevd. [0071] Forseglingselementene kan omfatte ethvert passende forseglingelement og kan være på alle passende tverrsnittsflater. [0072] Mens spyleprosedyren er beskrevet spesielt i forhold til utførelsene i figurene og 6, så vil det bli forstått at spyling kan brukes for å rengjøre en eller flere membraner i enhver av de andre utførelsene i den foreliggende oppfinnelsen, når det er nødvendig eller ønskelig.

14 P a t e n t k r a v 1. Et filtreringssystem (400) som omfatter: 1 2 30 3 en mangfoldighet av beholdere (412, 414, 416) som er plasserte parallelt, hver beholder (412, 414, 416) inneholder: minst to filtreringselementer (412a, 412b, 414a, 414b, 416a, 416b), de minst to filtreringselementene (412a, 412b, 414a, 414b, 416a, 416b) omfatter et nevefiltreringselement, (412a, 414a, 416a) og et andre filtreringselement (412b, 414b, 416b) i en serie med det første filtreringselementet (412a, 414a, 416a) som er plassert nedstrøms til dette; en inngangsport som er plassert for å levere innmatingsvann (A) til det første filtreringselementet (412a, 414a, 416b), det første filtreringselementet (412a, 414a, 416a) omfatter en ultrafiltreringsmembran eller en mikrofiltreringsmembran som brukes til å fjerne partikler og suspenderte faste stoffer fra innmatingsvannet (A) for å gi et filtrat som skal behandles av det andre filtreringselementet (412b, 414b, 416b); det andre filtreringselementet (412b, 414b, 416b) omfatter en membran med omvendt osmose eller en nanofiltreringsmembran som brukes til å produsere et permeat (D) fra beholderne (412, 494, 416), en ultrafiltrerings- eller mikrofiltreringsmembran som brukes til å produsere et permeat (D) fra beholderne (412, 494, 416), ultrafiltrerings- eller mikrofilteringsmembranene i det første filteringselementet er lagd for en høytrykksoperasjon for å passe til den nedstrøms omvendt osmose-membranen eller nanofiltreringsmembranen til det andre filtreringselementet; beholderen har en første utgangsport for å dirigere permeatet (D) som er produsert av det andre filtreringselementet (412b, 414b, 416b) fra beholderen (412, 414, 416); og en andre utgangsport til å dirigere et konsentrat (E) som er produsert av det andre filtreringselementet (412b, 414b, 416b) fra beholderen (412, 414, 416); og en spyleport som er plassert mellom de første og andre filtreringselementene (412a, 412b, 414a, 414b, 416a, 416b), spyleporten til beholderne (412, 414, 416) er koblet til spyleporten ved minst en annen av beholderne (412, 414, 416) ved et felles

1 1 2 30 filtratsamleløp (C) av det nevnte filtreringssystemet (400), hvori, i bruk, så mottar spyleporten til en beholder (412, 414, 416) som skal rengjøres filtrat fra minst et første filtreringselement (412a, 414a, 416a) til en annen beholder (412, 414, 416) via det felles filtratsamleløpet (C), det nevnte filtratsamleløpet (C) leverer en motstrøm fra en membranutgang i det første filtrasjonselementet (412a, 414a, 41a) i beholderen (412, 414, 416) som blir rengjort mot en spyleutgangslinje (B) som gjør det mulig å løfte avfall fra membranens overflate i det første filtreringselementet (412a, 414a, 416a) til beholderen (412, 414, 416) som blir rengjort og feid til et avløp, det andre filtreringselementet (412b, 414b, 416b) til beholderen som blir rengjort fortsetter med å produsere permetat (D) ved å motta det nevnte filtratet fra det nevnte felles filtratsamleløpet (C). 2. Filtreringssystemet (400) i patentkravet 1, som videre omfatter en enhet til energigjenvinning (218) som er koblet til konsentratutgangsporten til beholderen (412, 414, 416) som mottar konsentratet fra en eller flere av de andre beholderne (412, 414, 416). 3. Filtreringssystemet (400) i patentkravet 2, hvori enheten til energigjenvinning (218) er plassert for å gjenvinne energi fra konsentratytelsen fra beholderen (412, 414, 416) og mottar konsentrat fra en eller flere av beholderne (412, 414, 416) og overfører denne energien til væskeinnmatingen i den samme beholderen (412, 414, 416). 4. Filtreringssystemet (400) i patentkravet 3, hvori enheten for energigjenvinning (218) er plassert for å gjenvinne energi fra konsentratytelsen fra beholderen (412, 414, 416) som mottar konsentrat fra en eller flere av de andre beholderne (412, 414, 416) og overfører denne energien til væskeinnmatingen til en eller flere av de andre beholderne (412, 414, 416). 3. Filtreringssystemet (400) til ethvert foregående krav, hvori systemet (400) omfatter enda en beholder (606) som omfatter et ekstra filtreringselement (608), det ekstra filtreringselementet (608) omfatter et omvendt osmose-membran eller et nanofiltreringsmembran. 6. En metode for vannfiltrering, metoden omfatter de følgende trinnene: å levere et filtreringssystem (400) ifølge patentkravet 1;

16 1 å dirigere det nevnte innmatingsvannet (A) gjennom inngangsporten som er plassert i beholderen (412; 414; 416), slik at innmatingsvannet blir behandlet av minst to filtreringselementer (412a; 412b; 414a; 414b; 416a; 416b); å dirigere permeatet (D) som er produsert av det andre filtreringselementet (412a; 412b; 414a; 414b; 416a; 416b) gjennom den første utgangsporten som er plassert i beholderen (412; 414; 416); å dirigere konsentratet (E) som er produsert av det andre filtreringselementet (412a; 412b; 414a; 414b; 416a; 416b) gjennom den andre utgangsporten som er plassert i beholderen (412; 414; 416); hvori spyleporten til en beholder (412, 414, 416) som skal rengjøres mottar filtrat fra minst et første filtreringselement (412a, 414a, 416a) til en annen beholder (412, 414, 416) via det felles filtratsamleløpet (C), det nevnte filtreringssamleløpet (C) leverer en motstrøm fra en membranutgang av det første filtreringselementet (412a, 414a, 416a) i beholderen (412, 414, 416) som rengjøres til en spyleutgangslinje (B) som gjør det mulig at avfall blir løftet fra membranoverflaten av det første filtreringselementet (412a, 414a, 416a) i beholderen (412, 414, 416) som blir rengjort og feid til et avløp, det andre filtreringselementet (412b, 414b, 416b) i beholderen som blir rengjort og som fortsetter å produsere permeat (D) ved å motta det nevnte filtratet fra det nevnte felles filtratsamleløpet (C).

17

18

19

21

22

23